三次風(fēng)管高溫調(diào)節(jié)閥在操作控制中的故障與對策

　　在新型干法水泥生產(chǎn)線上，窯和分解爐用風(fēng)量的分配是通過窯尾縮口和三次風(fēng)管高溫調(diào)節(jié)閥(下面簡稱“高溫閥”)的開度控制來實現(xiàn)的。高溫閥是窯系統(tǒng)操作控制的一個重要部件，閥門燒壞了，系統(tǒng)用風(fēng)就不能實現(xiàn)有效調(diào)整，將直接影響窯系統(tǒng)工況的正常與穩(wěn)定，并影響熟料產(chǎn)質(zhì)量，因此高溫閥必須要有很高的可靠性。但目前高溫閥的調(diào)節(jié)效果不好、使用壽命很短，一直是困擾各水泥企業(yè)正常生產(chǎn)的難題。本文就高溫閥存在的問題和改進方案做一分析介紹，僅供參考。

　　1  高溫閥使用中的問題
　　高溫閥通常采用的是蝶閥或閘板閥，其常見故障有：一是閥板變形卡死，二是澆注料剝落磨損，三是閥板斷裂損壞。從三次風(fēng)管的特殊工況和高溫閥的工作環(huán)境分析，蝶閥由于整個閥板都處在三次風(fēng)的沖刷中，使用壽命相對比較短；閘板閥的使用壽命長于蝶閥，但其閥板變形卡死斷裂損壞的幾率比較大，就是采用陶瓷閥板，使用中也會經(jīng)常產(chǎn)生斷裂。目前大部分廠家都采用閘板閥，如果沒有出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，一般使用壽命在6個月左右。

　　2  高溫閥的調(diào)節(jié)對窯爐系統(tǒng)生產(chǎn)運行的影響
　　三次風(fēng)作用是平衡窯、爐用風(fēng)，給分解爐燃料供氧，給分解爐提供流化介質(zhì)。三次風(fēng)量和風(fēng)溫控制是否適宜，將直接關(guān)系到系統(tǒng)的熱工制度和熟料的產(chǎn)質(zhì)量。

　　(1)當(dāng)閥板卡死在80°～90°左右，或者閥板燒壞磨損特別嚴(yán)重的時候，由于三次風(fēng)過大，在進入高溫風(fēng)機風(fēng)量一定的情況下，二次風(fēng)就小了。二次風(fēng)小，相應(yīng)的窯內(nèi)燃燒需要的空氣量就不足，在喂料量不變和窯頭噴煤量不變的情況下，窯內(nèi)熱力強度不夠，煤燃燒不完全，燒成溫度下降會直接影響熟料質(zhì)量；另外窯頭煤粉燃燒不完全，將出現(xiàn)煤粉后燃燒現(xiàn)象而造成窯尾煙室溫度高而增加結(jié)皮幾率，同樣會造成三次風(fēng)過大的惡性循環(huán)。此外，三次風(fēng)過大二次風(fēng)過小，熟料是在缺氧的過程中進行反應(yīng)，勢必會引起礦物反應(yīng)的不正常，熟料容易成黃心料；在一次風(fēng)量不變的情況下還會引起短焰煅燒，容易沖刷窯皮，對耐火材料造成不利的影響。這種情況下，大部分廠家采用向三次風(fēng)管里面扔磚頭、減小其截面積的措施，但這樣的做法又使三次風(fēng)管里容易積料，隨著積料的增多，窯爐用風(fēng)比例失調(diào)，三次風(fēng)小，窯內(nèi)風(fēng)較大，使火焰拉得較長，對三支撐窯來說造成二檔輪帶后溫度較高。由于火焰拉的較長造成窯尾結(jié)皮嚴(yán)重，由于三次風(fēng)小造成爐內(nèi)燃燒較差，引起溫度倒掛。造成預(yù)熱器系統(tǒng)阻力增大，實際拉風(fēng)量減少。由于系統(tǒng)阻力增大，篦冷機余風(fēng)增加帶來窯頭負(fù)壓難控制，本該入窯系統(tǒng)的風(fēng)只好當(dāng)作廢氣抽走造成廢氣溫度過高，余風(fēng)風(fēng)機負(fù)荷較大，篦冷機風(fēng)機閥門開度較小難發(fā)揮其冷卻作用。最終導(dǎo)致窯熱工制度不穩(wěn)定，熟料質(zhì)量也會變差，有時會出現(xiàn)夾心料。

　　(2)相反，如果閥板在開度比較小的時候卡死，三次風(fēng)就變小，造成二次風(fēng)過多，降低燒成溫度的同時拉長燒成帶；同時二次風(fēng)加大會造成最后一級旋風(fēng)筒入窯物料被窯尾上來的熱氣流帶入分解爐，在分解爐和旋風(fēng)筒內(nèi)造成物料內(nèi)循環(huán)，形成小股塌料。此外，開度較小閥板卡死，風(fēng)速的增加，加快了閥板的磨損，并導(dǎo)致閥門后面的澆注料和磚墻磨損加快。

　　3  高溫閥故障原因分析和針對性改進方案
　　(1)高溫閥閥板一般采用在0Cr2520高溫鋼板焊上鉤釘，再打上澆注料制成。因考慮節(jié)省成本，鋼板大部分都比較薄。在調(diào)試期間和運行時，三次風(fēng)會出現(xiàn)瞬間高溫(≥1200℃)，0Cr2520高溫鋼在超過極限溫度后機械性能降低到極點而導(dǎo)致閥板出現(xiàn)變形并產(chǎn)生卡死，使閥門無法進行正常調(diào)節(jié)；同時由于閥板的變形，引起閥板上的澆注料開始產(chǎn)生剝落，從而又加快了閥板的磨損速度。為了克服此現(xiàn)象，可考慮用0Cr2520高溫鋼制作成網(wǎng)格狀閥板結(jié)構(gòu)，然后加上澆注料，使閥板澆注料前后成為一體，增加了閥板的機械強度。

　　(2)在窯系統(tǒng)正常運行時，三次風(fēng)速度達20～30 m/s，在三次風(fēng)的作用下閥板會出現(xiàn)不斷的激烈的來回晃動，導(dǎo)致澆注料容易松動掉落，嚴(yán)重時使閥板產(chǎn)生變形斷裂。這可采取在主閥板受力背面設(shè)置副閥板支撐(圖1)，使主閥板在高速三次風(fēng)氣流的沖擊下不會產(chǎn)生激烈震動和澆注料的松動掉落；其次副閥板的設(shè)置減小了主閥板被沖刷的面積，可以增加閥板的開啟度，閥板伸入風(fēng)管的長度降低，減少了煙氣的沖刷磨損，也有利于閥板使用周期的延長。副閥板可采用剛玉或碳化硅為骨料和粉料，用純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，加入適量耐熱不銹鋼纖維，外摻添加劑配制澆注而成，具有高強耐磨性能。

　　(3)剛開窯時，高溫閥開度一般為40%～50%；窯正常運行后閥板的開度一般在70%左右，即有30%的閥板要長期受到高含塵(且多為具高磨蝕性的顆粒熟料粉塵)三次風(fēng)的高速沖刷，磨損速度很快，加上高溫引起的氧化作用，更加速了閥板的磨損速度。設(shè)置副閥板，可以在檢修高溫閥前，根據(jù)記錄正常使用的閥板開度和閥板的實際磨損狀況等相關(guān)數(shù)據(jù)，計算并調(diào)整副閥板的高度，使主閥板開度提高到最大的幅度，以減少閥板的磨損，延長閥板的使用壽命。

　　(4)閥板的使用壽命，與澆注料的選擇和澆注方法有著很密切的關(guān)系。因為三次風(fēng)的風(fēng)速過大且含塵量大，對閥板沖刷磨損作用大，加上三次風(fēng)內(nèi)含有的氯、堿等有害成分的侵蝕作用，因此容易引起閥板澆注料的疏松和剝落。因此高溫閥應(yīng)該采用密實度高、強度大、有足夠耐腐蝕和耐磨性能的澆注料，才能使閥板在800～1200℃高溫下承受嚴(yán)重的堿腐蝕和大量細(xì)顆粒熟料的高速沖刷作用。目前選擇以剛玉、碳化硅為基體，添加鋼纖維、防爆纖維的低水泥澆注是最合適的。因剛玉硬度大、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對酸、堿都有良好的抵抗性；碳化硅同樣具有硬度大、熔點高的特點；再加上正確的澆注養(yǎng)護烘烤方法，就可確保澆注料的質(zhì)量，從而大大提高閥板的使用壽命。

　　(5)解決澆注料剝落的問題，是延長閥板使用壽命的關(guān)鍵。平時一般都是在閥板上焊上鉤釘，然后直接打上澆注料。但因澆注料與閥板之間存在著熱膨脹系數(shù)的差異，使得澆注料出現(xiàn)裂痕、剝落，因此，除了以上所提到的改變閥板結(jié)構(gòu)，還必須在閥板上做特殊處理，消除閥板上熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。在閥板上包上一層特殊材料，它在1500℃內(nèi)是不會炭化的，可以有效吸收閥板在高溫中產(chǎn)生的應(yīng)力，這樣閥板和澆注料就不會產(chǎn)生裂痕和剝落，有效延長閥板的使用壽命。

　　4  結(jié)束語
　　以上改造措施在福建漳平某水泥線高溫閥上實施，獲得了很好的效果。一條5000 t/d生產(chǎn)線的國產(chǎn)高溫閥的價格都在50萬左右，使用壽命在6～8個月，有的甚至3個月左右，加上損壞后還要往三次風(fēng)管投耐火磚，綜合成本損失很大。采用上述措施對高溫閥進行技術(shù)處理和改進，可成倍地提高該閥的使用周期，降低故障率，既提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和熟料產(chǎn)質(zhì)量，還對降低能源消耗、降低成本有著重要作用，并能確保生產(chǎn)線的長周期穩(wěn)定高效運行。